D3 Méthodes darpentage et de forage

Topique

Les méthodes de sondage et de forage nous permettent de comprendre ce qui se passe à l'intérieur des masses de glace et dans le sous-sol gelé, en perturbant le moins possible, voire pas du tout, l'intérieur de ces dernières. Ces méthodes comprennent des techniques d'exploration de l'intérieur de la glace sans contact, ainsi que des techniques d'extraction directe de matériaux pour analyse.

Un géoradar émet des impulsions radio à haute fréquence dans la glace. Ces impulsions sont réfléchies lorsqu'elles rencontrent une interface entre deux matériaux différents : neige et glace, glace et eau liquide, ou glace et la roche sous-jacente. Le retour de ces impulsions réfléchies vers le géoradar révèle l'épaisseur de la glace, sa stratigraphie interne (accumulation de couches successives) et l'architecture du terrain sous le glacier.

Un sondage sismique par réflexion-réfraction envoie des ondes élastiques dans la glace et le sous-sol. La manière dont ces ondes élastiques se réfléchissent et se réfractent en traversant différents matériaux permet aux scientifiques de déterminer la géométrie du substratum rocheux sur lequel repose le glacier, ainsi que la structure du sous-sol gelé qui s'étend au-delà.

Une carotte de glace extraite par forage constitue une archive climatique à haute résolution : les bulles d'air emprisonnées dans la glace lors de la compaction de la neige préservent la composition de l'atmosphère passée, notamment les quantités de dioxyde de carbone et de méthane qu'elle contenait. Parallèlement, le rapport des isotopes lourds de l'oxygène et de l'hydrogène présents dans la glace elle-même enregistre la température de l'air au moment de la condensation de la neige ancienne. En calibrant cette relation entre le rapport des isotopes lourds et la température avec les mesures actuelles, une carotte de glace permet aux scientifiques de reconstituer les températures passées avec une résolution annuelle, durant les périodes d'accumulation de neige la plus rapide.

Un forage dans le pergélisol, quant à lui, mesure le profil vertical de température du pergélisol à différentes profondeurs. La forme de ce profil permet de déduire l'évolution de la température de surface au cours des dernières décennies, voire des derniers siècles. Le comportement attendu de toutes ces méthodes de forage est que leurs enregistrements soient cohérents entre eux : que différents forages effectués dans la même région donnent la même histoire climatique, et que cette même histoire climatique coïncide également avec celle révélée par d'autres indicateurs indépendants du climat passé, confirmant ainsi la capacité de ces méthodes de forage à reconstituer l'intérieur des masses de glace et le sous-sol gelé avec l'altération minimale décrite au début.

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